基于时变相量理论的配电网PT铁磁谐振的机理研究

论文摘要

PT铁磁谐振过电压是一种常见的内部过电压,多发生在中性点不直接接地的配电网系统中,PT铁磁谐振的发生严重影响了系统的安全性、稳定性和可靠性,PT铁磁谐振发生的机理、预测判断一致困扰着电力系统运行人员和技术专家。本文基于非线性系统的稳定性理论和时变相量的理论提出了一种铁磁谐振的判据——动态响应特性曲线和等面积法则理论,有效的预测了PT发生铁磁谐振的条件。本文主要进行了四方面的研究工作：1.建立了典型配电网PT铁磁谐振的模型,并运用ATP软件对典型的PT铁磁谐振现象进行了事故回复；运用相模变换理论建立了配电网系统的1模、2模和0模网络模型；对两种典型的PT铁磁谐振现象的进行了物理机理分析；2.通过对系统0模网络的分析,在时变相量理论的基础上建立了系统0模网络的时变相量数学模型；基于时变相量数学模型和非线性系统的稳定性理论,本文提出了动态响应特性曲线的理论,并区分了系统的正常运行点、不稳定平衡点和稳态谐振点；3.基于李亚普诺夫能量函数和动态响应特性曲线理论,通过电流对磁链的积分提出了基于能量函数的等面积法则理论,同时定义了系统的扰动量和稳定裕度的概念及其计算公式。大量的ATP仿真验证了等面积法则理论在判别PT铁磁谐振发生与否的有效性；4.运用动态响应特性曲线理论和等面积法则理论分析了典型的5种铁磁谐振的抑制措施,并评估了各种措施的有效性和在实际应用过程中的限制因素。总之,基于时变相量理论的PT铁磁谐振的机理研究有效的分析了PT铁磁谐振的物理机理及其发生的判别条件,并对常见的PT铁磁谐振抑制措施的有效性进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 铁磁谐振分类及其发生原因
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 典型配电网系统及PT铁磁谐振的机理分析
• 2.1 典型配系统模型
• 2.2 标幺制
• 2.3 配电网的ATP仿真模型
• 2.4 配电网PT铁磁谐振的典型现象
• 2.4.1 系统A相绝缘短暂或持续放电的扰动
• 2.4.2 主变一次绕组A相电压出现短暂和持续上升
• 2.5 配电网PT铁磁谐振的机理分析
• 2.5.1 预备知识-相模变换
• 2.5.2 配电网系统的1模、2模和0模网络
• 2.5.3 单相接地故障引起的铁磁谐振的物理发生机理
• 2.5.4 0模电源骤升导致的铁磁谐振的物理发生机理
• 2.6 小结
• 第三章 铁磁谐振的判据及其仿真验证
• 3.1 非线性系统的稳定性理论
• 3.1.1 非线性系统的稳定运行状态
• 3.1.2 非线性系统的数学模型
• 3.2 时变相量理论
• 3.2.1 时变相量的基本概念
• 3.2.2 非线性并联谐振电路的基于时变相量的数学模型
• 3.3 动态响应曲线求取及其系统平衡点分析
• 3.4 等面积法则理论
• 3.4.1 能量的定义
• 3.4.2 等面积法则理论
• 3.5 等面积法则理论的仿真验证
• 3.5.1 仿真模型的建立
• 3.5.2 仿真验证
• 第四章 铁磁谐振判据的应用
• 4.1 加装零序PT法
• 4.1.1 动态响应特性曲线
• 4.1.2 工频铁磁谐振的分析
• 4.1.3 各频率铁磁谐振的分析
• 4.2 中性点加消弧线圈接地法
• 4.2.1 动态响应特性曲线
• 4.2.2 工频铁磁谐振的分析
• 4.2.3 各频率的铁磁谐振分析
• 4.3 PT高压侧中性点经电阻接地方式
• 4.3.1 动态响应曲线的求取
• 4.3.2 工频铁磁谐振的分析
• 4.3.3 各频率的铁磁谐振分析
• 4.4 系统运行中性点经大电阻接地和PT二次开口三角接电阻
• 4.4.1 动态响应曲线
• 4.4.2 工频铁磁谐振的分析
• 4.4.3 各频率的铁磁谐振分析
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文